자료 구조 재사용을 이용한 리눅스 TCP 네트워킹 성능 개선

초록

최근 인터넷 트래픽이 증가하면서 웹 서버의 성능 향상에 많은 노력들을 기울여왔다. 고사양 하드웨어로의 교체 또는 서버 수의 증설과 같은 하드웨어 측면 해결방법 외에 소프트웨어 측면의 해결 방법들이 있는데 최근 이에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 기존 TCP 네트워킹 수신과정에서 발생하는 성능 저하 문제점들을 파악하고 이를 해결할 수 있는 방법을 제안한다. 리눅스TCP 네트워킹 성능 개선에 관한 기존 방법 세 가지와 본 논문에서 새로 제안하는 두 가지 방법을 통합 적용하여 성능을 향상시킨다. 기존 개선방법들로는 멀티코어 환경에서 패킷을 흐름단위로 코어에 할당하는 방법, 과도한 인터럽트 요청을 조절하는 ITR(Interrupt Throttle Rate) 방법,sk_buff 자료구조 recycling 방법이다. 본 논문에서 새로 제안하는 방법은 fd 자료구조 recycling 방법과 epoll_event 자료구조 recycling 방법이다. 웹 서버 환경에서 실험을 통해 본 논문의 제안방법들의 성능 개선효과, 또한 기존방법들과의 통합 적용했을 경우 성능 개선효과를 검증한다. 웹 서버로는 간단한 웹 서버, 리눅스에서 일반적으로 사용하는 Lighttpd와 Apache 웹 서버를 사용한다. 간단한 웹 서버 환경에서 본 논문에서제안한 fd 재사용과 epoll_event 재사용을 적용할 경우 성능이 각각 7%와 6% 개선되고, 이 두 가지 방법을 기존의 세 가지 방법과 통합하여적용한 경우 성능이 총 40%까지 개선된다. Lighttpd와 Apache 웹 서버 환경에서 다섯 가지 통합 방법을 적용한 경우 성능이 각각 총 36%,20%까지 개선된다.

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